Overspanningsbescherming
Er is altijd een kans dat een elektrisch energie-systeem te maken krijgt met abnormale overspanningen. Deze abnormale overspanningen kunnen worden veroorzaakt door verschillende redenen, zoals plotselinge onderbreking van zware belasting, blikseminslagen, schakelimpulsen, enz. Deze overspanningsbelastingen kunnen de isolatie van verschillende apparatuur en isolatoren in het energie-systeem beschadigen. Hoewel niet alle overspanningsbelastingen sterk genoeg zijn om de isolatie van het systeem te beschadigen, moeten deze overspanningen toch worden vermeden om de soepele werking van het elektrische energie-systeem te waarborgen.
Al deze soorten destructieve en niet-destructieve abnormale overspanningen worden uit het systeem geëlimineerd middels overvoltagescherming.
Voltageschok
De overspanningsbelasting die op het energie-systeem wordt toegepast, is meestal tijdelijk van aard. Een tijdelijke spanning of voltageschok wordt gedefinieerd als een plotselinge stijging van de spanning naar een hoog piek in zeer korte tijd.
Deze voltageschokken zijn tijdelijk van aard, wat betekent dat ze slechts voor een zeer korte duur bestaan. De belangrijkste oorzaken van deze voltageschokken in het energie-systeem zijn blikseminslagen en schakelimpulsen van het systeem. Maar overspanning in het energie-systeem kan ook worden veroorzaakt door isolatiefouten, arcering naar de grond en resonantie, enz.
De voltageschokken die in het elektrische energie-systeem optreden door schakelschok, isolatiefout, arcering naar de grond en resonantie, zijn niet erg groot qua grootte. Deze overspanningen overschrijden nauwelijks het tweevoudige van het normale spanningniveau. In het algemeen is voldoende isolatie van de verschillende apparatuur in het energie-systeem voldoende om eventuele schade door deze overspanningen te voorkomen. Maar de overspanningen die in het energie-systeem optreden door bliksem zijn zeer hoog. Als overvoltagescherming niet wordt verstrekt aan het energie-systeem, is er een grote kans op ernstige schade. Daarom worden alle overvoltageschermingsapparaten in het energie-systeem voornamelijk gebruikt tegen bliksemschokken.
Laten we de verschillende oorzaken van overspanningen een voor een bespreken.
Schakelimpuls of Schakelschok
Wanneer een lege transmissielijn plotseling wordt ingeschakeld, wordt de spanning op de lijn het dubbele van de normale systeemspanning. Deze spanning is tijdelijk van aard. Wanneer een belaste lijn plotseling wordt uitgeschakeld of onderbroken, wordt de spanning over de lijn ook hoog genoeg. Stromenknippen in het systeem, vooral tijdens het openen van een luchtcompressieschakelaar, veroorzaakt overspanning in het systeem. Tijdens isolatiefouten wordt een live geleider plotseling aangesloten op de aarde. Dit kan ook plotselinge overspanning in het systeem veroorzaken.
Als de emf-golf die door de generator wordt geproduceerd, vervormd is, kan er resonantie ontstaan door 5de of hogere harmonischen. In feite treedt bij frequenties van 5de of hogere harmonischen een kritieke situatie in het systeem op, waarbij de inductieve reactantie van het systeem net gelijk is aan de capacitaire reactantie van het systeem. Omdat deze beide reactanties elkaar opheffen, wordt het systeem zuiver resistief. Dit fenomeen wordt resonantie genoemd en bij resonantie kan de systeemspanning aanzienlijk toenemen.
Maar al deze hierboven genoemde redenen creëren overspanningen in het systeem die niet erg hoog in grootte zijn.
Maar de voltageschokken die in het systeem optreden door blikseminslagen, hebben een zeer hoge amplitude en zijn zeer verwoestend. De invloed van blikseminslagen moet daarom worden vermeden voor overvoltagescherming van het energie-systeem.
Methoden van Bescherming Tegen Bliksem
Er zijn voornamelijk drie hoofdmethoden die algemeen worden gebruikt voor bescherming tegen bliksem. Deze zijn:
Aardingsscherm.
Overhead aarddraad.
Bliksemafleider of spanningsverdeler.
Aardingsscherm
Een aardingsscherm wordt meestal gebruikt boven elektrische substations. Bij deze regeling wordt een netwerk van GI-draad gemonteerd boven het substation. De GI-draden, die worden gebruikt voor het aardingsscherm, zijn goed aangesloten op de aarde via verschillende substationstructuren. Dit netwerk van aangesloten GI-draad boven het elektrische substation biedt een zeer laagweerstandspad naar de aarde voor blikseminslagen.
Deze methode van hoge-spanningsbescherming is zeer eenvoudig en economisch, maar het belangrijkste nadeel is dat het het systeem niet kan beschermen tegen reizende golven die via verschillende feeders het substation kunnen bereiken.
Overhead Aarddraad
Deze methode van overvoltagescherming is vergelijkbaar met het aardingsscherm. Het enige verschil is dat een aardingsscherm boven een elektrisch substation wordt geplaatst, terwijl een overhead aarddraad boven het elektrische transmissienetwerk wordt geplaatst. Eén of twee gestrande GI-draden van passend doorsnijdingsoppervlak worden boven de transmissieleiders geplaatst. Deze GI-draden worden goed aangesloten op de aarde bij elke transmissietoren. Deze overhead aarddraden of aarddraden leiden alle blikseminslagen af naar de aarde in plaats van ze toe te laten om direct op de transmissieleiders in te slaan.
Bliksemafleider
De eerder besproken twee methoden, namelijk aardingsscherm en overhead aarddraad, zijn zeer geschikt voor het beschermen van een elektrisch energie-systeem tegen gerichte blikseminslagen, maar deze methoden kunnen geen bescherming bieden tegen hoge-spanningsreizende golven die zich door de lijn kunnen verspreiden naar de apparatuur van het substation.
Een bliksemafleider is een apparaat dat een zeer lage impedantiepad naar de aarde biedt voor hoge-spanningsreizende golven.
Het concept van een bliksemafleider is zeer eenvoudig. Dit apparaat gedraagt zich als een niet-lineaire elektrische weerstand. De weerstand neemt af naarmate de spanning toeneemt en vice versa, na een bepaald spanningniveau.
De functies van een bliksemafleider of spanningsverdeler kunnen als volgt worden opgesomd.
Bij normaal spanningniveau kunnen deze apparaten gemakkelijk de systeemspanning doorstaan als elektrische isolator en bieden geen geleidingspad voor de systeemstroom.
Bij het optreden van een spanningsgolf in het systeem bieden deze apparaten een zeer lage impedantiepad voor de overtollige lading van de golf naar de aarde.
Na het geleiden van de lading van de golf naar de aarde, keert de spanning terug naar het normale niveau. Dan herstelt de bliksemafleider zijn isolatie goed en voorkomt hij verdere geleiding van stroom naar de aarde.
Er zijn verschillende soorten bliksemafleiders die in het energie-systeem worden gebruikt, zoals staafgapscherm, hoornscheidscherm, multi-gap scherm, expulsiescherm, ventielscherm.
Daarnaast wordt de meest gebruikte bliksemafleider voor overvoltagescherming tegenwoordig gapless ZnO-bliksemafleider ook gebruikt.
Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn waard om gedeeld te worden, indien er een inbreuk is neem dan contact op voor verwijdering.
